DE60036944T2 - Elektrische schaltvorrichtung - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Schaltvorrichtung für Starkstrom in einem Netzwerk für elektrischen Strom. Die Erfindung betrifft insbesondere einen so genannten Hochgeschwindigkeits-Schalter, welcher für ein Erhalten eines schnellen mechanischen, elektrischen Kurzschlusses von zumindest einer Phase in einem Netzwerk mit mehreren Phasen angepasst ist. Es ist vorzugsweise beabsichtigt die Schaltvorrichtung als einen Lichtbogen bzw. Bogen Sperrkreis in einer in einem Schrank eingeschlossenen Schalteinrichtung in Verteilungsnetzwerken und in Übertragungsnetzwerken zu verwenden. Die Erfindung umfasst daher sowohl geringe, mittlere und hohe Spannung. Gemäß dem IEC Standard bedeutet mittlere Spannung 1–72,5 kV, wohingegen hohe Spannung > 72,5 kV ist.
  • In durch große Fehlströme verursachten Lichtbögen werden große Energiemengen in der Form von Hitze und Strahlung freigesetzt. In beispielsweise einer in einem Gehäuse aufgenommenen Schalteinrichtung mit ihrem begrenzten Raum führen diese Energiemengen zu Druckerhöhungen, welche das Gehäuse zerstören können. Eine derartige Schalteinrichtung muss daher mit Raum beanspruchenden Entlastungsöffnungen ausgestattet sein, durch welche den erhitzten Gasen eine Möglichkeit zum Ausströmen gegeben wird. Die hohen Lichtbogentemperaturen verursachen ferner ein Schmelzen und sogar Verdampfen des Materials in Leitern und in einer Schaltanlage. Brennbares organisches Material kann ebenso entzündet werden, falls es der hohen Temperatur und intensiven Strahlung des Lichtbogens ausgesetzt wird. Der Lichtbogen führt durch Zersetzen von Luft (NOx) und Verdampfen von Metallen zu giftigen Gasen. Es ist daher üblich für eine derartige Schalteinrichtung mit Einrichtungen für eine Druckentlastung in der Form von Absaugkanälen, sich automatisch öffnenden Klappen, usw. bereitgestellt zu werden. Dies bedeutet, dass eine derartige Schalteinrichtung sperrig und kostenintensiv sein wird.
  • In der Industrie bestand seit langem ein großer Bedarf daran in erster Linie Lichtbögen an einem Entstehen zu hindern. An zweiter Stelle bestand ein Bedarf an einem Minimieren der Lichtbogendauer. Auf diese Art kann ein Materialschaden aufgrund der Hitze und der Druckerhöhung verringert werden, welche sich während der Lichtbogendauer aufbaut. Das Risiko einer Verletzung und Vergiftung von Personal ist ebenso verringert.
  • Im Fall einer Lichtbogendauer von ungefähr 30 ms kann die Schalteinrichtungseinheit vollständig durchbrennen. Die durch den Lichtbogen verursachte Druckwelle erreicht ihr Maximum sogar nach 10–25 ms. Um den Materialschaden zu verringern besteht daher ein Bedarf die Lichtbogendauer auf ungefähr 10 ms zu begrenzen. Um das Risiko einer Verletzung von Personal zu verringern sollte auf noch kürzere Lichtbogendauern abgezielt werden. Bekannte Schalter bzw. Stromkreisunterbrecher weisen jedoch eine beträchtlich längere Ausschaltzeit auf. Ein üblicher Weg zum Begrenzen der Lichtbogendauer besteht daher in einem schnellen Schalten des Fehlstroms auf Erde vor dem eigentlichen Ausschaltvorgang.
  • Eine übliche Schwierigkeit im Zusammenhang mit einem Schließer bzw. Schalter besteht darin, dass Verbrennungen auf den Kontaktoberflächen entstehen. Lichtbögen, welche das Metall in den Kontaktelementen teilweise schmelzen, entstehen unmittelbar bevor die Schaltelemente miteinander in Kontakt geraten. Dies verschlechtert den Kontakt und verursacht Hitzeentwicklung. Bekannte Schließer müssen daher in kurzen Zeiträumen überprüft bzw. instand gesetzt werden.
  • Es ist beispielsweise von der DE-A-2623816 bereits bekannt in einer Gas-isolierten, Metall-umhüllten Schalteinrichtung einen Schalter zur schnellen Erdung zu verwenden, um einen Kurzschluss Lichtbogen zwischen einem Hochspannungsleiter und dem geerdeten Gehäuse erlöschen zu lassen, um daher das Risiko eines sich aufbauenden gefährlichen Überdrucks zu vermeiden. Der in der Veröffentlichung beschriebene Erdungsschalter ist eine Einzel Phasen Ausführung und wird durch eine eingebaute Explosivladung betrieben, deren Zündung durch einen durch den Lichtbogen ausgelösten Sensor angeregt wird. Ein Nachteil mit einer derartigen Erdungsschaltung besteht darin, dass sie nach einem einzigen Betrieb einer allgemeinen Instandsetzung unterzogen oder ersetzt werden muss. Ein weiterer Nachteil besteht in der Handhabbarkeit und Lagerung von Explosivstoffen während einer derartigen Instandsetzung.
  • Von der WO97/45851 ist bereits ein Hochgeschwindigkeits-Schalter bekannt, welcher mit einer Torsionsfeder Kontakteinrichtung ein Messer-förmiges Kontaktteil mit einem Gabel-förmigen Kontaktteil in Kontakt bringt. Beide Kontaktteile sind in einem Behälter mit Isoliergas aufgenommen. Die Aufgabe des bekannten Hochgeschwindigkeits-Schalters besteht in einem Erhalten eines schnellen Schließens und einem Verhindern eines Entstehens von Verbrennungen auf den Kontaktteilen. Ein Nachteil dieses Hochgeschwindigkeits-Schalters besteht darin, dass eine vergleichsweise hohe Zahl von Teilen in die eigentliche Bewegung einbezogen sind. Die Zusammensetzung des Ausschalters ist ebenso vergleichsweise kompliziert. Die Torsionsfeder muss für eine optimale Funktion sorgfältig eingestellt werden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass der Schließer nur als ein Schließer fungiert. Er benötigt daher eine manuelle Rückführung auf die isolierende Stellung. Die Feder muss anschließend gespannt werden, um wieder in einen betriebsbereiten Zustand versetzt zu werden.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher Wege und Mittel vorzuschlagen, um eine schnelle elektrische Schaltvorrichtung zu erhalten, deren Ausschalt-Zeit oder deren Ausführungszeit weniger als ungefähr 5 ms beträgt. In ihrer Funktion als ein Erdungsschalter, einem so genannten Lichtbogen Sperrkreis, soll sie das Auftreten von Lichtbögen zu dem Zeitpunkt eines Kontakts verhindern, um so Schaden an den Kontaktelementen zu vermeiden. Sie soll das bewegliche Kontaktsystem während eines Schließbetriebs wirksam unterbrechen. Die Schaltvorrichtung soll mehrer Schließ- und Öffnungsvorgänge in schneller Abfolge, ebenso in der umgekehrten Reihenfolge, durchführen können. Die Schaltvorrichtung soll sowohl eine hohe Spannung als auch einen hohen Strom bewältigen. Sie soll eine einfache und kompakte Ausführung aufweisen, welche einen Einbau in eine herkömmliche Luft-isolierte Schalteinrichtung ohne die vorstehend erwähnten Nachteile ermöglicht, die mit den Ausführungen nach dem Stand der Technik zusammenhängen.
  • Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch eine elektrische Schaltvorrichtung gemäß der kennzeichnenden Merkmale, welche in den kennzeichnenden Abschnitten der unabhängigen Ansprüche 1 und 6 beschrieben sind, und durch ein Verfahren gemäß der kennzeichnenden Merkmale gelöst, welche in den kennzeichnenden Abschnitten der unabhängigen Verfahrensansprüche 7 und 8 beschrieben sind. Vorteilhafte Ausführungsformen werden in den kennzeichnenden Abschnitten der abhängigen Ansprüche beschrieben.
  • In einer Hochspannungs- Schaltvorrichtung werden zwei Arten von Erdungsschaltern verwendet nämlich operative Erdungsschalter und Hochgeschwindigkeits-Erdungsschalter. Die Schaltvorrichtung ist nach einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung angepasst einen Erdungsschalter der letzteren Art zu bilden. Ein derartiger schneller Erdungsschalter, ein Hochgeschwindigkeits-Erdungsschalter, soll die Hochspannungsteile, ebenso wenn diese unter Strom stehen und im Falle von großen Fehlströmen, erden können. In einem derartigen Schaltergehäuse sind die Kontakte einem vollständigen Kurzschluss Strom unterzogen. Um daher das Abbrennen eines Kontaktes und andere Funktions-verringernde Wirkungen zu begrenzen, welche durch die Lichtbögen verursacht werden, die für gewöhnlich bei dem Schließbetrieb erzeugt werden, müssen Prall- bzw. senkrechte Bewegungen zwischen den Kontakten begrenzt oder vollständig ausgeschlossen werden. Die Prallbewegungen hängen in erster Linie von der Geschwindigkeit ab, bei welcher die Kontaktteile gegeneinander stoßen. Die Amplitude der Prallbewegung erhöht sich daher mit der relativen Endgeschwindigkeit zwischen den Kontaktteilen. Eine wichtige Aufgabe des Hochgeschwindigkeits-Schaltkreisschließers besteht daher eine geringe Geschwindigkeit der Kontakte zu dem Zeitpunkt eines Schließens zu erhalten und eine Befähigung die kinetische Energie der Kontakte zu dämpfen.
  • Die Schaltvorrichtung ist nach einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung angepasst einen Ausschalter zu bilden. Ein Ausschalter muss für gewöhnlich das Auftreten eines Lichtbogens zwischen den Kontakten handhaben können. Ein herkömmlicher Ausschalter ist dazu mit Mitteln für ein Auslöschen eines somit entstandenen Lichtbogens versehen. Die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung ist allerdings so schnell, dass keine signifikante Energiemenge Zeit findet sich in dem Lichtbogen aufzubauen. Der Lichtbogen erlöscht daher durch schnelles Trennen der Kontakte während des Nulldurchgangs in dem Strom.
  • Die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung ist mit einem ersten Kontaktteil, einem zweiten Kontaktteil und einem beweglichen Kontaktteil angeordnet, welches dazwischen verschoben werden kann. Der bewegliche Kontaktteil ruht in der offenen Stellung an dem ersten Kontaktteil. Der bewegliche Kontaktteil steht in der geschlossenen Stellung sowohl mit dem ersten Kontaktteil als auch dem zweiten Kontaktteil in Kontakt, wodurch der Strom durch das bewegliche Kontaktteil geleitet wird. In einer ersten Stufe der Schließ- oder Öffnungsbewegung wird eine schnelle Beschleunigung an das bewegliche Kontaktteil übermittelt. Das bewegliche Kontaktteil bewegt sich in einer anschließenden Stufe mit konstanter Geschwindigkeit. Ein bewegliches Kontaktteil bewegt sich in einem herkömmlichen Lichtbogen Sperrkreis für gewöhnlich unter kontinuierlicher Beschleunigung während der ganzen Bewegung, wodurch eine hohe Geschwindigkeit des beweglichen Kontaktteils zu dem Zeitpunkt eines Schließens erhalten wird. Bei einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung, bei welcher die Bewegung in eine Beschleunigungsphase und eine Phase mit konstanter Geschwindigkeit unterteilt ist, wird eine geringere Geschwindigkeit des beweglichen Kontakts für die gleiche Ausführungszeit zu dem Zeitpunkt eines Schließens erhalten.
  • Die Beschleunigungsbewegung des beweglichen Kontaktteils wird mit einer so genannten Thomson Spule erhalten. Die Spule bildet ein variables Magnetfeld, wenn ein Strompuls eine flach gewundene spiralförmige Spule durchlauft. Wirbelströme bilden sich in einem angrenzenden metallischen Gegenstand, welche wiederum ein variables Magnetfeld erzeugen, das in die entgegengesetzte Richtung gerichtet ist. Eine starke abstoßende Kraft wird für große Strompulse zwischen der Spule und dem angrenzenden metallischen Gegenstand gebildet. Die Kraft nimmt jedoch schnell mit dem Abstand ab. Das bewegliche Kontaktteil ist erfindungsgemäß als eine Metallhülle mit einem an einem Ende angeordneten Flansch ausgeführt. Die Hülle umgibt das erste Kontaktteil und ist bei ihrer offenen Rast- bzw. Auflage-Stellung derart angeordnet, dass der Flansch mit einer spiralförmigen flachen Spule Kontakt herstellt, welche um das erste Kontaktteil angeordnet ist. Eine starke abstoßende Kraft wird daher zwischen der Spule und dem Flansch gebildet, falls ein Strompuls die Spule durchlauft, wobei die Kraft die Hülle gegen das zweite Kontaktteil wegdrückt.
  • Eine Thomson Spule ist für die Ausschaltbewegung der Schaltvorrichtung auf eine ähnliche Art angeordnet. Eine spiralförmig gewundene flache Spule ist an einem Gehäuse aus isolierendem Material gesichert und die Spulen umgebend angeordnet. Ein die Hülle umgebender metallischer Ring ist gegen diese Spule federbelastet angeordnet. Eine abstoßende Kraft entsteht, welche den Ring in eine Richtung von dem zweiten Kontaktteil wegdrückt, falls ein Strompuls die Spule durchlauft. Der Ring und der Flansch der Hülle sind derart angeordnet, dass der Ring an den Flansch anschlägt. Der Ring überträgt bei diesem Kontakt seine kinetische Energie auf die geflanschte Hülle, wodurch die Hülle verursacht wird ihre offene Auflageposition wieder aufzunehmen.
  • Ein elektrisches Feld entsteht zwischen zwei Polen mit verschiedenem Potential. Die Erscheinungsform dieses Feldes hängt stark von der Form der Elektroden ab. Konzentrationen entstehen in dem elektrischen Feld, falls die Elektroden spitz zulaufend sind oder Kanten oder Unregelmäßigkeiten enthalten. Derartige Konzentrationen in dem Feld können zu teilweisen Entladungen führen. Diese Entladungen können wiederum der Ursprung der Lichtbögen sein. Die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung ist mit runden Elektroden angeordnet, wodurch Konzentrationen in dem elektrischen Feld vermieden werden. Daher war es möglich dem Abstand zwischen den Elektroden im Fall einer vollständigen Isolierung zu verringern. Ein kleinerer Abstand bringt ein geringeres Erfordernis an Energie mit sich, um ein Kontaktelement zu bewegen, was Kontakt zwischen den Elektroden zur Folge hat. Aufgrund des geringeren Abstands wird ebenso weniger Zeit benötigt den Kontakt herzustellen. Die Kontakte sind bei hohen Spannungen in einem Behälter eingeschlossen angeordnet, der mit einem isolierenden Gas gefüllt ist, wobei das isolierende Gas für ein weiteres Verringern des Abstands zwischen den Kontaktteilen verwendet wird.
  • Ein kleiner Lichtbogen entsteht zum Kontaktzeitpunkt, falls sich die Kontakte aneinander nähern. Dies hängt von dem Strom, allerdings ebenso von der Prallbewegung ab, welche zwischen den Kontakten während dem Aufprall entsteht. Die diese Bewegungen verursachende Energie hängt von der Geschwindigkeit im Quadrat ab. Dies bedeutet, dass eine Verringerung der Geschwindigkeit für ein Verringern des Auftretens von Prallbewegungen außerordentlich günstig ist. Im Fall eines Gleitkontakts, wobei sich die Kontaktteile parallel zu der Kontaktoberfläche bewegen, entstehen ebenso Pralleffekte, so dass bei Aufprall den Kontaktteilen eine transversale Kraft übermittelt wird, wobei die Kraft die Kontaktteile in Schwingung versetzt. Die Schwingung verursacht die Kontaktteile wechselseitig miteinander in Kontakt zu stehen und wechselseitig in einem Abstand von einander vorzuliegen. Ein Lichtbogen entsteht während der kurzen Zeit, während welcher die Kontakte voneinander getrennt sind, und verursacht Schaden an den Kontaktoberflächen.
  • Die schädlichen Lichtbögen werden erfindungsgemäß durch mehrere Federfinger bzw. Pressfinger vermieden. Diese sind aus einem leitenden Material mit einem hohen mechanischen Fließpunkt hergestellt. Die Federfinger werden mit dem zweiten Kontaktteil kontaktierend platziert und sind angepasst bei einer Schwingung eine hohe mechanische Resonanzfrequenz aufzuweisen. Falls das bewegliche Kontaktteil dazu gebracht wird schnell gegen das zweite Kontaktteil zu gleiten, schlägt es zuerst an die Kontaktfinger, welche seitwärts geworfen werden. Die Federfinger werden durch diese Kraft derart in Schwingung versetzt, dass eine Prallbewegung entsteht. Die Federfinger sind bemessen, um eine hohe Resonanzfrequenz zu erhalten. Die beweglichen Kontaktteile stoßen auf ihrem Weg gegen mehrere Finger, welche alle zur Schwingung gebracht werden. Die Federfinger werden zu verschieden Zeiten betroffen und weisen eine verschiedene Resonanzfrequenz auf. Dies bedeutet, dass der Phasenunterschied zwischen der Schwingung der verschiedenen Finger zufällig sein wird. Einige Finger werden mit dem beweglichen Kontaktteil immer in Kontakt stehen, da die Schwingungsfrequenz hoch ist. Dies bedeutet, dass keine Lichtbögen entstehen, und dass ebenso die Vibration der Kontaktfinger abgenommen hat, falls der bewegliche Kontaktteil die geschlossene Stellung angenommen hat, wodurch dem Erdungsschalter das Leiten des Stroms ermöglicht wird.
  • Eines oder mehrere Bänder aus spiralförmig gewundenem Draht werden als Kontaktherstellendes Element zwischen jedem des ersten und des zweiten Kontaktteils und dem beweglichen Kontaktteil verwendet. Diese Art eines Kontaktelements tritt bei herkömmlichen Schaltvorrichtungen bei dem entsprechenden Kontakt zwischen dem ersten Kontaktteil und dem beweglichen Kontaktteil auf. Es ist allerdings unbekannt ein derartiges Kontaktelement zum Bereitstellen eines Kontakts dementsprechend zwischen dem zweiten Kontaktteil und dem beweglichen Kontaktteil anzuordnen. Herkömmliche Schaltvorrichtungen weisen daher ein befestigtes Kontaktteil auf, welches dem zweiten Kontaktteil entspricht, das die Kontaktfinger aufweist.
  • Die Erfindung wird durch Beschreibung einer Ausführungsform unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben werden, worin
  • die 1 einen erläuternden Aufriss einer Schaltvorrichtung mit zwei befestigten und einem beweglichen Kontaktteil gemäß der Erfindung zeigt, und
  • die 2 eine bevorzugte Ausführungsform der Schaltvorrichtung zeigt, welche eine Vorrichtung zum Erhalten eines Abschaltens umfasst.
  • Eine erfindungsgemäße Schaltvorrichtung umfasst ein erstes Kontaktteil 1, ein zweites Kontaktteil 2 und ein bewegliches Kontaktteil 3. Das bewegliche Kontaktteil ist als eine Hülle gebildet. Die Hülle umgibt den ersten Kontaktteil und ist mit einem Flansch 4 gebildet. Kontaktelemente 5 sind jeweils zwischen dem ersten und zweiten Kontaktteil und dem beweglichen Kontaktteil angeordnet. Diese in der Ausführungsform gezeigten Kontaktelemente sind in der Form von Bändern aus spiralförmig gewundenem Draht ausgeführt. Die spiralförmig gewundene Form ermöglicht den Bändern mit einer elastischen bzw. Feder-Kraft mit dem jeweiligen Kontaktteil Kontakt herzustellen. Die Kontaktelemente sind zum Ermöglichen einer longitudinalen Bewegung des beweglichen Kontaktteils mit einer zurückhaltenden geringem Stromübergang bzw. niedrig ohmschen Kontakt mit jeweils jedem des ersten und zweiten Kontaktteils angepasst.
  • Eine erste spiralförmige Spule 6, eine so genannte Thomson Spule, ist angrenzend zu dem Flansch 4 angeordnet. Die spiralförmige Spule ist in der Figur unmittelbar unterhalb des Flansches angeordnet, wobei der Flansch angepasst ist Kontakt mit der Spule herzustellen. Falls ein Strompuls durch die Spule von einer Stromquelle (nicht gezeigt) fließt, entsteht ein variables Magnetfeld, welches Wirbelströme in dem Flansch 4 induziert. Die Wirbelströme führen wiederum zu der Entstehung eines Magnetfelds, welches zu dem ersten Magnetfeld entgegengesetzt gerichtet ist. Dies führt zu einer stark abstoßenden Kraft, welche die geflanschte Hülle 3 gegen den zweiten Kontaktteil wegwirft.
  • Mehrere Lichtbögen- bzw. Bogen-Finger 7 aus Federstahl sind um das zweite Kontaktteil angeordnet. Diese Lichtbögenfinger in Kontakt mit dem zweiten Kontaktteil in dem oberen Teil der Figur in Kontakt geklemmt bzw. gespannt und weisen ihre freien Enden auf, wobei die Fingerspitzen zu dem ersten Kontaktteil schräg ausgerichtet sind. Die Lichtbögenfinger sind zum Aufweisen einer Ablenkung bzw. einem Ausschlag mit einer hohen Resonanzfrequenz angepasst. Falls die Finger durch das sich vorwärts bewegende Kontaktteil angestoßen werden, entsteht eine vibrierende Bewegung davon. Die Fingerspitzen prallen anschließend gegen das bewegliche Kontaktteil. Ein kleiner Lichtbogen entsteht jedes Mal, wenn die Fingerspitze die Oberfläche des beweglichen Kontaktteils verlässt. Da allerdings mehrere Finger um das zweite Kontaktteil angeordnet sind und alle in verschiedenen Phasen liegen und verschiedene Resonanzfrequenzen aufweisen, steht während der ganzen Zeit immer irgendeine Fingerspitze mit dem beweglichen Kontaktteil in Kontakt. Dies verursacht ein Vermeiden bzw. Auslöschen dieser Lichtbögen.
  • Die 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung. Die Ausführungsform umfasst alle die vorstehend erwähnten Teile, welche mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Die Kontakte sind in dem gezeigten Beispiel in einem Gehäuse aus einem isolierenden Material angeordnet. Das Gehäuse, welches geeigneterweise mit Schutzgas befüllt ist, besteht gemäß dem gezeigten Beispiel aus einer zylindrischen Wandung 8, einem Oberteil 9 und einem Unterteil 10.
  • Das bewegliche Kontaktteil wird bei einem Schließvorgang derart gegen das zweite Kontaktteil geworfen, dass dieses Kontaktaktteil in der Schließstellung Kontakt mit dem ersten Kontaktteil und dem zweiten Kontaktteil bewirkt. Dies wird mit Hilfe der Kontakt elemente 5 bewerkstelligt. Der Flansch 4 stellt in der Schließstellung Kontakt mit einem Hammerring 12 her, welcher wiederum mit einer zweiten spiralförmigen Spule 11 Kontakt herstellt. Der Hammerring kann entlang der Ausdehnung des beweglichen Kontaktteils bewegt werden und wird mit der zweiten spiralförmigen Spule durch die Kraft von einer Feder 13 in Kontakt gehalten. Die zweite spiralförmige Spule ist an das Unterteil 10 gesichert. Falls ein Strompuls von einer Stromquelle (nicht gezeigt) durch die zweite spiralförmige Spule fließt, entsteht ein variables Magnetfeld, welches Wirbelströme in dem Hammerring 12 induziert. Die Wirbelströme führen wiederum zur Entstehung eines Magnetfeldes, welches zu dem ersten Magnetfeld entgegengesetzt gerichtet ist. Dies führt zu einer starken abstoßenden Kraft, welche den Hammerring gegen den Flansch des beweglichen Kontaktteils wegwirft. Die derart aufgebaute kinetische Energie wird auf den Flansch des beweglichen Kontaktteils übertragen, welches in seine offene Auflagestellung geworfen wird. Falls das bewegliche Kontaktteil aus irgendeinem Grund nicht die geschlossene Stellung vollständig erreicht haben sollte, wird der Hammerring die kinetische Energie durch einen Impuls auf den beweglichen Kontakt übertragen. Die für die Abschaltfunktion gezeigte Lösung ist daher unabhängig ob der vorangehende Schließvorgang vollständig war.
  • Ein Schildring 14 ist auf einem Niveau mit jenem Ende des Kontaktes angeordnet, welches dem zweiten Kontaktteil gegenüberliegt. Ein Schildring 15 ist auf eine entsprechende Art auf einem Niveau mit jenem Ende des zweiten Kontaktteils angeordnet, welches dem ersten Kontaktteil gegenüberliegt. Die zwei Schildringe sind zum Verteilen des elektrischen Felds, welches zwischen dem ersten Kontaktteil und dem zweiten Kontaktteil auftritt, derart angepasst, dass keine Feldkonzentrationen entstehen.

Claims (9)

  1. Elektrische Schaltvorrichtung zum schnellen Schließen eines Starkstroms in einem Strom-Netzwerk, aufweisend eine erste steckerförmige Elektrode (1), eine zweite steckerförmige Elektrode (2), ein bewegliches Kontaktelement (3) zum Schließen der ersten und zweiten Elektrode, und eine Betriebsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement zylinderförmig ist und die erste Elektrode in einer offenen Position der Schaltvorrichtung umfasst, dass die Betriebsvorrichtung eine spiralförmig gewundene erste Spule (6) aufweist, die an der ersten Elektrode befestigt ist, und dass das Kontaktelement einen Flansch (4) aufweist, der einen Kontakt mit der Spule herstellt, wobei ein Strom-Impuls durch die Spule fließt, der eine abstoßende Kraft zwischen der Spule und dem Flansch bildet, wobei die abstoßende Kraft das bewegliche Kontaktelement auf die zweite Elektrode drängt, wobei in einer geschlossenen Position der Schaltvorrichtung das Kontaktelement sowohl die erste Elektrode als auch die zweite Elektrode umgibt.
  2. Schaltvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der zweiten Elektrode (2) und dem beweglichen Kontaktelement (3) in der geschlossenen Position Kontaktglieder (5) angeordnet sind, die einen spiralförmig gewundenen leitenden Draht umfassen.
  3. Schaltvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Bogenfingern (7) aus Federstahl an der zweiten Elektrode (1) angeordnet sind, wobei die Bogenfinger angepasst sind, das Auftreten von Bögen zwischen der zweiten Elektrode und dem beweglichen Kontaktelement zu verhindern.
  4. Kontaktvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Schild (14) an der ersten Elektrode (1) angeordnet ist und dass ein zweiter Schild (15) an der zweiten Elektrode (2) angeordnet sind, wobei die Schilde angepasst sind, zwischen ihnen das elektrische Feld zu verteilen.
  5. Schaltvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hammerring (12), der längs der Längsrichtung des beweglichen Kontaktelementes verschieblich ist, so angeordnet ist, dass er einen Kontakt mit einer befestigten zweiten schraubenförmigen Spule (11) herstellt, wobei ein Strom-Impuls durch die Spule fließt, der eine abstoßende Kraft zwischen der Spule und dem Hammerring bildet, wobei die abstoßende Kraft den Hammerring gegen den Flansch des beweglichen Kontaktelementes wirft bzw. drängt, wobei die gewonnene kinetische Energie auf das bewegliche Kontaktelement übertragen wird, welches in die ursprüngliche Position zurückkehrt.
  6. Elektrische Schaltvorrichtung zum schnellen Unterbrechen eines Starkstroms in einem Strom-Netzwerk, aufweisend, eine erste steckerförmige Elektrode (1), eine zweite steckerförmige Elektrode (2), ein bewegliches Kontaktelement (3) zum Schließen der ersten und zweiten Elektrode und eine Betriebsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement zylinderförmig ist und sowohl die erste Elektrode als auch die zweite Elektrode in einer geschlossenen Position der Schaltvorrichtung umgibt, dass die Betriebsvorrichtung eine spiralförmig gewundene zweite Spule (11) aufweist, die an der ersten Elektrode befestigt ist, und einen Hammerring (12), der einen Kontakt mit der Spule herstellt und längs des beweglichen Kontaktelements verschieblich ist, und dass das bewegliche Kontaktelement einen Flansch (4) zum Aufnehmen eines Kontaktes mit dem Hammerring aufweist, wobei ein Strom-Impuls durch die Spule fließt, der eine abstoßende Kraft zwischen der Spule und dem Hammerring bildet, wobei die abstoßende Kraft den Hammerring gegen das bewegliche Kontaktelement wirft bzw. drängt, wobei die übertragene kinetische Energie das Kontaktelement veranlasst, eine offene Position der Schaltvorrichtung einzunehmen.
  7. Verfahren zum schnellen Schließen eines Starkstroms in einem Strom-Netzwerk, aufweisend eine zweite steckerförmige Elektrode (2), die in Kontakt mit einer ersten steckerförmigen Elektrode (1) durch ein bewegliches Kontaktelement (3) gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Kontaktelement zylinderförmig angeordnet ist, dass das Kontaktelement in einer offenen Position der Schaltvorrichtung angepasst ist, die erste Elektrode zu umgeben, dass das Kontaktelement angepasst ist einen Flansch (4) aufzuweisen, der dazu gebracht wird, einen Kontakt mit einer spiralförmig gewundenen ersten Spule (6) herzustellen, welche an der ersten Elektrode befestigt ist, und dass die Spule dazu gebracht wird, von einem Strom-Impuls derartig durchquert zu werden, dass eine abstoßende Kraft zwischen der Spule und dem Flansch gebildet wird, wobei das bewegliche Kontaktelement auf die zweite Elektrode geworfen bzw. gedrängt wird, worauf sowohl die erste Elektrode als auch die zweite Elektrode von dem Kontaktelement umgeben werden.
  8. Verfahren zum schnellen Unterbrechen des Starkstroms in einem Strom-Netzwerk, wobei ein bewegliches Kontaktelement (3), welches einen Kontakt zwischen einer ersten steckerförmigen Elektrode (1) und einer zweiten steckerförmigen Elektrode (2) herstellt, dazu gebracht wird, von der zweiten Elektrode zu der ersten Elektrode hin verschoben zu werden dergestalt, dass eine Unterbrechung auftritt, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Kontaktelement zylinderförmig angeordnet ist und sowohl die erste als auch zweite Elektrode in einer geschlossenen Position der Schaltvorrichtung umgibt, dass das Kontaktelement dazu gebracht wird, einen Flansch (4) aufzuweisen, dass ein Hammerring (12), der längs des beweglichen Kontaktelementes verschieblich ist, angepasst ist, einen Kontakt mit einer spiralförmig gewundenen zweiten Spule (11) herzustellen, die an der zweiten Elektrode befestigt ist und dass die Spule dazu gebracht wird, von einem Strom-Impuls durchquert zu werden, wobei eine abstoßende Kraft zwischen der Spule und dem Hammerring gebildet wird, wobei der Hammerring gegen den Flansch des beweglichen Kontaktelementes geworfen bzw. gedrängt wird, wobei eine kinetische Energie auf das Kontaktelement übertragen wird, welche das Kontaktelement dazu bringt, eine offene Position der Schaltvorrichtung einzunehmen.
  9. Verfahren gemäß Anspruch 7 und 8 in einer Schaltanlage für mittlere Spannung.
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